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能谱CT的标定、重建算法与系统
近年来,基于光子计数探测器成像的能谱CT(Computed Tomography)是辐射成像领域内的一个研究热点.通过设置不同的能量阈值,光子计数探测器可将不同能量的入射光子分能窗计数,使采集信号携带了能量信息.通过对多个能窗的CT数据进行解析,能谱CT不仅可以进行物质识别,还可以具有高信噪比、高分辨率等特点,并降低被测物体所受辐射剂量.本文从光子计数探测器、能谱CT重建算法和能谱CT系统三个方面对能谱CT的关键技术和研究现状进行阐述:①光子计数探测器的工作原理及标定方法,并讨论影响标定的因素;②能谱CT的多能分解方法和重建算法;③能谱CT系统平台及应用;后总结了各个方向的研究内容及热点.
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综述:光子计数X射线探测器的能量标定方法
光子计数探测器具有能量分辨能力,在小动物成像、医学成像以及粒子物理等多个研究领域有广泛的应用.光子计数探测器一般工作在光子计数模式,用于测量高于阈值能量的光子数.这种工作模式的探测器常用阈值扫描来测量射线源的能谱,这也是能量标定实验的第一步.除了光子计数模式,基于Timepix的光子计数探测器还可以工作在TOT模式.探测器在TOT模式下可以直接测量入射粒子的能量,从而更方便地得到测量能谱.本文中,作者讨论了光子计数模式和TOT模式下探测器的能量标定方法,详细分析了使用不同射线源的标定实验,结果表明大部分情况下X射线荧光是更合适的射线源.
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多能光子计数X-CT能量加权图像重建方法
目的:研究多能光子计数X-CT能量加权图像重建方法及其重建性能.方法:运用Geant4软件模拟140 keY下X射线真空管,以及基于光子计数探测器的多能X线探测系统,对各能量段的滤波反投影图像进行能量加权重建.结果:获得了出射X射线连续能谱以及多能CT各能量段的光子计数,能量加权重建图像的噪声水平和对比噪声比分别为0.108和3.8415,与不分能量收集光子重建的图像相比,噪声水平减少了9.I％,对比噪声比增加了13.64％.结论:与不分能量收集光子重建的图像相比,能量加权重建获得的图像噪声更低、对比度更大.
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基于X射线连续谱的光子计数探测器能量标定方法
随着探测器技术的发展,具有能量分辨能力的光子计数探测器在X射线能谱CT成像中应用越来越广泛.能量与阈值的对应关系对能谱CT成像具有重要意义,受到实验条件的限制,目前的光子计数探测器的能量标定方法有一定的局限性.针对光子计数探测器的单像素标定问题,本文提出一种基于X射线光机连续谱的能量标定方法,通过建立和分析X光谱模型,利用光机连续谱中高能端的能量信息,得到阈值与能量之间的关系.实验结果表明该方法操作方便,对探测器单像素标定结果较为准确,对其他类型光子计数探测器的标定具有参考意义.
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多能谱X射线成像技术及其在CT中的应用
随着探测器技术的不断发展,具有能谱分辨能力的光子计数探测器成为人们研究的焦点,并在X射线成像领域开始得到应用.使用该种探测器,可以将具有较宽能谱分布的X射线分为不同的能区分别进行计数,获得详细的能谱信息及不同能量射线的衰减信息,由此引出了"多能谱成像"的概念.本义介绍了近些年来光子计数探测器技术的发展及其在X射线成像中的应用,同时分析了多能谱技术应用于CT成像所带来的一些优势,如降低辐射剂量、提高信噪比、提高物质识别精度、提高造影剂成像效果等.目前,许多研究机构都致力于研究更快速的电子学设备,以适应高计数率下快速成像的需求,随着多能谱成像技术研究的不断深入,必将为X射线成像及CT领域带来许多新的变革.
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Ce片滤过在基于光子计数X射线骨密度测量中的优势
K边缘滤过常用于双能X射线骨密度的测量中,但它与不加K边缘滤过时的多能谱光子计数探测器在骨密度测量中的应用还需要进一步的对比、研究.本文选择利用稀土材料铈(Ce)的K边特性,对广谱X射线进行能谱优化,从而获得双能谱,并针对此种情况下的双能谱提出了一种对应的能量-阈值校准方法,希望一定程度上提高骨密度仪中物质分解的准确度.本文对未加Ce时的三能分解、双能分解与加了Ce片后的双能分解做了对比实验.实验结果显示,在未加Ce片滤过时,三能分解精度比双能分解精度高;经过Ce片滤过后,双能分解精度优于所有未加Ce片滤过时的分解精度.
